MAŁE JEST PIĘKNE CZYLI INTRYGUJĄCE KOLOIDY

Demokryt z Abdery IV w.p.n.e.

Ziarnista strukturamaterii - atom

ROZPRASZANIE – DYSPERGOWANIE – DZIELENIE DUŻEGO NA MAŁE

STOPIEŃ ROZPROSZENIA

kam

ień

10cm

ziarnko piasku1 mm

włos 0.04 mm

duża cząstka koloidalna 0.001mm

nanocząstki1/1 000 000 mm

atomy1/10 000 000 mm

Mikroskop

rozpraszanie światła

KOLOIDY

Lupa

AFM STM Oko

1 cm = 10 000 m1 mm = 1 000 m0.1 mm = 100 m

1m? nm

Perrin 1870-1942 Smoluchowski 1872-1917

Einstein 1879-1955

Ruchy Browna cząstek koloidalnych

CO DZIEJE SIĘ PRZY ROZDRABNIANIU ?

Rozdrabnianie = rozwijanie powierzchni

cząstki koloidalne

długość boku [cm] 1 0.1 0.01 0.001 0.000 1

liczba kawałków 1 1 000 1 000 000 1 000 000 000 1 000 000 000 000

masa wszystkich [g] 1 1 1 1 1

objętość wszystkich [cm3] 1 1 1 1 1

powierzchnia ścian [cm2] 6 60 600 6 000 60 000

makro-cząstki

PRZYKŁADY UKŁADÓW KOLOIDALNYCH:

naturalne:mleko – kropelki tłuszczu i białka w wodziemgła, chmury– kropelki wody rozproszone w powietrzukrew – krwinki, płytki, białe ciałka w osoczubłoto - zawiesina gleby w wodzie

wytworzone sztucznie:farby – barwniki, wypełniacze, substancje pokrywające w wodzie

ciekłe kryształy – uporządkowane struktury drobnych cząstek

kosmetyki – tłuszcze, witaminy, i wszystko to co w reklamie zawieszone w wodzie lub tłuszczu

lekarstwa –czynnik aktywny rozproszony w obojętnej matrycy

Cząstki koloidalne

na włosie

Bakteriofagi

Makroskopowa faza objętościowa

- stała gęstość- szybkość światła w ośrodku

przezroczystym- stała dielektryczna- twardość lepkość)- możliwość pochłaniania innego

składnika – rozpuszczanie, absorpcja

Granica faz

- gradient gęstości- odbicie, załamanie światła- gradient stałej dielektrycznej- napięcie powierzchniowe –

zwilżalność- gromadzenie substancji –

adsorpcja

Układ koloidalny – cząstki mają cechy fazy ale na własności wpływa silnie rozwinięta granica faz

- ruchy Browna- efekt Tyndalla- możliwość destabilizacji- adsopcyjny wychwyt substancji

z ośrodka rozpraszającego

SZCZEGÓLNE WŁASNOŚCI KOLOIDÓW

Efekt Tyndala – rozpraszanie światła na cząstkach o wielkości porównywalnej z długością fali światła. Dzięki rozpraszaniu światła w dzień niebo jest niebieskie a o świcie i zmierzchu czerwone. Dzięki rozpraszaniu widzimy chmury i dym.

Zastosowania: pomiar wielkości cząstek ważny dla produkcji:artykułów spożywczych, kosmetyków, farmaceutyków, papieru, cementu, farb i barwników, przeróbki kopalin

SZCZEGÓLNE WŁASNOŚCI KOLOIDÓW c.d.

Ruchy Browna – bezładne ruchy cząstek koloidalnych w ośrodku rozpraszającym. Nobel dla Perrin za doświadczalne badania ruchów Browna. Teoria opracowana niezależnie przez Einsteina (1904) i Smoluchowskiego (1905)

Znaczenie: stanowią efekt i pośredni dowód kinetycznych ruchów cząsteczek ośrodka. Z wielkości średniej kwadratowej przemieszczenia cząstek koloidalnych wyznaczono dokładną wartość liczby Avogadra.

AvrNRT

tx

3

2

SZCZEGÓLNE WŁASNOŚCI KOLOIDÓW c.d.

Stabilność – układy termodynamicznie niestabilne (charakteryzują się nadwyżką energii związaną z rozwiniętą powierzchnią);stabilizacja czasowa dzięki ładunkom elektrycznym zgromadzonym na granicy faz, wprowadzeniu na powierzchnię lub substancji powodującej powstanie tam bariery sterycznej.

gazodpad

Wzbogacanie kopalinTest na obecność antyciał w organizmie

Destabilizacja – procesy agregacji prowadzące do zmniejszenia pola granicy faz-ścinanie białka, usuwanie zanieczyszczeń, ustalanie grupy krwi,specyficzne testy medyczne, separacja białek i komórek

SZCZEGÓLNE WŁASNOŚCI KOLOIDÓW c.d.

Modyfikacja powierzchni drogą adsorpcji – pienienie, zwilżalność,wychwyt substancji z ośrodka rozpraszającego, modyfikacja transportu ciepła i masy.

Znaczenie i zastosowania: - filtracja i oczyszczanie ścieków, wzbogacanie rud, pranie, gaszenie pożarów, smarowanie, szkła kontaktowe,

sterowanie (szybkość i miejsce) uwalnianiem substancji czynnej (w lekach, środkach ochrony roślin)

Pranie

czynnik aktywny

błona komórkowa

Cząstki osadzane na podkładkach w pewnych warunkach tworzą uporządkowane struktury

Ciekłe kryształy, ekrany, farby lateksowe

WNIOSKI

• Koloidy to bardzo powszechny stan materii występujący zarówno w naturze jak i celowo wytwarzany przez człowieka.

• Stanowią ogniwo pośrednie między światem atomów a światem makro dlatego możemy wiele nauczyć się o tym pierwszym badając łatwiejsze do obserwacji obiekty o rozmiarach koloidalnych.

DLATEGO WARTO POZNAWAĆi wykorzystywać intrygujące własności koloidówZapraszamy do naszych laboratoriów!!

• Znaczący udział powierzchni cząstek w układach koloidalnych pozwala na przeprowadzenie wielu procesów wymagających gromadzenia się substancji w obszarach granicznych, które to procesy nie zachodzą wtedy gdy substancje są równomiernie rozproszone w jakimś ośrodku.

• Cennym sposobem wykorzystania efektów występujących na granicach różnych obszarów jest ukierunkowane dostarczanie leków do określonych miejsc w organizmie umożliwiające kontrolowane uwalnianie aktywnego składnika w czasie.

PODZIĘKOWANIA

• Paniom: Barbarze Siwek, Marcie Kolasińskiej i Anecie Michna za pomoc w przygotowaniu tej prezentacji.

• Część prezentowanych obrazów została zapożyczona z zasobów internetu.

• Zdjęcia bakteriofagów otrzymano dzięki uprzejmości p.doc.Janusza Boratyńskiego z Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu.